بخشی از مقاله
پلاسم گیاهی
بررسي منابع
1-2- منابع ژنتيكي يا ژرم پلاسم گياهي :
منبع ژنتيكي در مفهوم عام عبارتست ازتنوع ژنتيكي در هر موجود بيولوژيكي و در دنياي گياهي عبارتست از تنوع ژنتيكي موجود در گياهان زراعي اهلي و گونه هاي وحشي وابسته به آنها . انواع منابع تنوع ژنتيكي عبارتند از گونه هاي وحشي ، واريته‌هاي بومي ، اشكال ابتدائي گياهان زراعي در مراكز تنوع اوليه آنها ، گياهان مهاجرت كرده به مراكز ثانويه كه ممكن است تنوع آنها در اين مراكز زيادتر باشد و بالاخره واريته‌هاي زراعي (8) .
از بين رفتن ذخاير توراثي يا ژرم پلاسم گياهي را فرسايش ژنتيكي مي نامند . عواملي كه باعث فرسايش ژنتيكي ميگردند عبارتند از :
1-استفاده از واريته‌هاي پر محصول و اصلاح شده يكنواخت بجاي واريته‌هاي بومي .
2-اعمال روشهاي مدرن زراعي ، مانند استفاده از سموم علف‌كش به صورت وسيع براي از بين بردن علفهاي هرز يعني اجداد و خويشاوندان گياهان زراعي .
3-ايجاد مراتع ، چراگاهها و مزارع يكنواخت .
4-رشد شهرها ، راهها و مراكز صنعتي .
براي جلوگيري و پيشگيري از فرسايش ژنتيكي مي توان اعمال زير را انجام داد :
1-كشف و جمع‌آوري و نگهداري و ذخيره ژرم پلاسم
2- ارزيابي ژرم پلاسم
3-استفاده از ژرم پلاسم (8)
1-1-2- لزوم ارزيابي ژرم پلاسم :
ارزيابي به معناي وسيع كلمه عبارتست از تشريح و توصيف مواد گياهي موجود در كلكسيون ها يا بانك هاي ژن . پتانسيل ژنتيكي ژرم پلاسمي كه در حال حاضر در دسترس اصلاحگران است تنها در صورتي مي تواند به طور كامل مورد استفاده قرار گيرد كه ارزيابي سيستماتيك براي صفات مهم گياهي از قبيل صفات مورفولوژيكي ، فيزيولوژيكي ، ژنتيكي و پاتولوژيكي انجام گيرد و صفات مذكور بعد از ارزيابي ، به عنوان شناسنامه هر گياه يادداشت شوند . ارزيابي موجب شناخت هر چه بيشتر و دقيق‌تر پتانسيل ذخاير توارثي گرديده و امكان بهره‌گيري واقعي از اين منابع را فراهم مي سازد و بانك ژن بدون ارزيابي مواد ، شباهت به انبار بذري دارد كه نمي‌توان از محتويات آن استفاده نمود (8) .
2-1-2- تنوع ژنتيكي و ضرورت شناخت آن :
يكي از پيامدهاي اجتناب ناپذير كشاورزي نوين كه مبتني بر استفاده از واريته‌هاي اصلاح شده با حداكثر عملكرد و كيفيت قابل قبول مي باشد كاهش تنوع ذخاير ژنتيكي بوده است . اگر چه تخمين اين كاهش تنوع ژنتيكي مشكل و يا غير ممكن مي نمايد . اما در اينكه تعداد بسياري از ژن هاي مفيد از دست رفته اند و ذخاير ژنتيكي با سرعت فزاينده‌اي كاهش يافته‌اند و محصولات زراعي عمده در معرض تهديد روزافزون شرايط محيط نا مناسب و تنشهاي زيستي و غير زيستي قرار گرفته اند ،ترديدي نيست . بنابراين امروزه آگاهي از تنوع ژنتيكي و مديريت منابع ژن
تيكي به عنوان اجزاء مهم پروژه هاي اصلاح نباتات تلقي مي گردند (نقل از 6 ) .
مديريت تنوع طبيعي موجود در ارقام اهلي و خويشاوندان وحشي يك گونه گياهي در انجام يك برنامه موثر به منظور اصلاح گياه زراعي بسيار مهم است . زيرا يكنواختي ژنتيكي در گياهان زراعي نامطلوب مي باشد چون گياهاني توليد مي شوند كه نسبت به اپيدمي ها و متغيرهاي محيطي آسيب پذيرند و اين باعث كاهش عملكرد مي شود . بسياري از خويشاوندان وحشي گياهان زراعي حاوي ژن هايي مي باشند كه باعث ايجاد مقاومت به استرس هاي غير زنده مانند خشكي ، سرما و شوري مي شوند بنابراين مي توان اين ژنها را به ارقام تجاري منتقل كرد واز كاهش
شديد عملكرد جلوگيري نمود . گام اول در اصلاح خصوصيات گياهي ، درك از ساختار كلكسيون ژرم پلاسم مي باشد كه اين موضوع به نوبه خود نمونه گيري سيستماتيك ژرم پلاسم را براي مقاصد اصلاحي و حفاظتي امكان پذير مي‌سازد (نقل از6 ) .
تنوع ارقام گياهان زراعي كه در بانك هاي ژن نگهداري مي شوند طي هزاران سال ايجاد شده و در طبيعت پايدار باقي مانده است و تنوع طبيعي به لحاظ پايداري ، دارا بودن فرمها و ژن هاي مطلوب و اقتصادي تر بودن به تنوع مصنوعي برتري دارد بهبود مقاومت يا تحمل به تنش هاي زيستي و غير زيستي, مقاومت به آفات و امراض و غيره از اهداف اصلي اصلاح نباتات به شمار مي رود . تنوع ژنتيكي در گونه هاي گياهي و خويشاوندان وحشي آنها نقش اساسي در اصلاح موفقيت آميز ارقام زراعي كه از مقاومت پايدار به تنش هاي زيستي و غير زيستي برخوردار هستند ايفا مي كند (9) .
برآورد تنوع ژنتيكي در موارد زيرضرورت دارد :
1- بررسي امكان انجام عمل اصلاحي بر روي صفت مورد نظر
2- انتخاب روش اصلاحي مناسب در صورت زياد بودن واريانس ژنتيكي در جامعه
3- تخمين وراثت پذيري
4- برآورد بازده ژنتيكي يا پيشبرد ژنتيكي
5- محاسبه همبستگي ژنتيكي بين صفات مختلف و ماركرهاي بيوشيميايي يا مولكولي
6- اتخاذ سيستم هاي دورگ‌گيري مناسب (8)
3-1-2- روشهاي برآورد تنوع ژنتيكي :
روشهاي مختلفي براي تنوع ژنتيكي در گونه هاي گياهي وجود دارند كه از آن‌جمله مي توان استفاده از صفات ظاهري ، ايزوزايم ها ، پروتئين هاي ذخيره اي و نشانگرهاي DNA را نام برد (6) .
صفات مورفولوژيكي كه به عنوان نشانگر در مطالعات ژنتيكي بهنژادي به كار گرفته مي شوند داراي معايبي هستند و بنابراين امروزه از نشانگرهاي مولكولي بيشتر استفاده مي شود (51) . اغلب
آنزيمها و برخي ماركر هاي مولكولي همبارز هستند و اثرات نامطلوبي را از طريق مغلوب بودن و پليوتروپي در فنوتيپ ايجاد نمي‌كنند . بنابراين در سلولهاي در حال تفكيك ، شناسايي تمام ژنوتيپها ممكن و تشخيص هموزيگوتها امكان پذير است . با استفاده از ماركرهاي مولكولي تشخيص ژنوتيپها در سطح سلول ، بافت و يا گياه كامل فراهم مي باشد . در مورد اكثر نشانگرهاي مورفولوژيكي شناسايي ژنوتيپها تنها در سطح گياه كامل و اغلب در گياه بالغ ميسر است . آللهاي نشانگرهاي مولكولي بندرت داراي اثرات مضر مي باشند ولي آللها در مكان هاي ژني مربوط به نشانگرهاي مورفولوژيكي اغلب اثرات مضر داشته و گاهاً نيز كشنده هستند و اثراث متقابل نامطلوب نيز بين اين مكانهاي ژني وجود دارد لذا تعداد نشانگرهاي مورفولوژيكي در جوامع در حال تفكيك محدود است . امكانات مورد نياز براي مطالعات ايزوزايمي نسبتاً ارزان بوده و امكان ارزيابي تعداد زيادي نمونه در زمان كوتاهي وجود دارد مقدار كمي بافت گياهي براي آزمايش لازم مي باشد لذا از باقيمانده مواد گياهي مي توان براي مصارف ديگر چون تكثير استفاده نمود . آناليز ايزوزايمي به طور گسترده اي
براي محاسبه ساختار ژنتيكي جمعيتهاي گياهي زراعي به كار رفته است . اين شيوه براي تعيين ساختار ژنتيكي جمعيت و شناسايي ذخاير ژنتيكي بسيار سودمند است .
4-1-2- استفاده از گونه هاي وحشي در اصلاح گياهان زراعي :
در اصلاح نبات اصلاح كننده مدام در جستجوي منابع جديدي از ژرم پلاسم مي باشد . جايگزيني ارقام بومي توسط ارقام اصلاح شده يكنواخت و پر محصول ، منجر به فرسايش ژنتيكي و كاهش تنوع در بسياري از محصولات زراعي شده است و نتيجتاً گونه هاي زراعي غالباً فاقد ژنهاي مورد نياز براي اصلاح كننده ، خصوصاً ژنهاي مقاوم به بيماريها مي باشند. منابع ژرم پلاسم با ارزشي در گونه هاي گياهي وحشي وجود دارند و بهره برداري از آنها در اصلاح ، كميت و كيفيت گونه هاي زراعي را تداوم خواهد بخشيد(12) . نژادهاي بومي و خويشاوندان وحشي يك منبع ماده خام ضروري براي نگهداري تنوع ژنتيكي در پيشبرد برنامه هاي علمي در كشاورزي و يا براي حل مشكلات تئوريكي منابع ژنتيكي گياهي در دسترس هستند (51) .
استفاده از گونه هاي خويشاوند محصولات زراعي در خانواده پواسه و سولاناسه بيشترين كاربرد را داشته است و استفاده موفقيت آميز در گونه هاي ديگر سريعاً روبه رشد مي باشد . تلاقي هاي متعددي بين گندم و گونه هاي خويشاوند آن صورت پذيرفته است و چندين انتقال مشهور توليد شده‌اند . تعدادي از واريته‌هاي گندم پائيزه و بهاره به صورت لاين جايگزين 1R(1B) و يا لاين انتقالت برده شده اند (11) و يا به انتقال ژن مقاومت به زنگ برگ از آژيلوپس آمبلولاتا به گندم نان توسط سيرز در سال 1950 اشاره كرد (79) . با پيشرفت تكنيكهاي جديد و كوششهاي زيادتري كه صرف اصلاح گونه هاي زراعي با استفاده از گونه هاي وحشي مي شود تعداد بيشتري از انتقالات موفقيت آميز در آينده صورت گرفته و مورد استقبال كشاورزان قرار خواهند گرفت. انتقال ژرم پلاسم از گونه هاي وحشي در اصلاح محصولات زراعي روند روبه رشدي داشته و با نياز به تنوع جديد براي
رفع احتياجات برنامه هاي اصلاحي روز به روز به اهميت آن افزوده مي گردد . با پيشرفت تكنيكهاي جديد مولكولي و انتقال ژنهاي مطلوب به ژنوم گونه هاي زراعي و استفاده از ماركرهاي مولكولي به اهميت خويشاوندان وحشي در اصلاح نباتات زراعي روز به روز افزوده خواهد شد (12).
ايزوزايم ها اشكال مختلف الكتروفورزي يك آنزيم هستند كه در طول دهه اخير به علت داشتن ويژگيهاي منحصر بفرد خود به طور گسترده اي براي مطالعه جمعيت هاي طبيعي و مواد اصلاحي در گياهان به كار گرفته شده اند (60) .
بخشي از اين ويژگيها عبارتند از :
1-اكثر پلي مورفيسم هاي آيزوزايمي اثرات فيزيولوژيكي معني داري بر گياه نداشته و در حالت هموزيگوسيتي نيز اثرات زيانبخش بر روي فنوتيپ آن ندارند .
2-اكثر تغييرات ايزوزايمي مبناي ژنتيكي ساده‌اي دارند .
3-تظاهر فرآورده هاي آللي به صورت همبارزي است و بنابراين گياهان ناخالص براحتي از گياهان خالص قابل تشخيص هستند .
4- در بين مكانهاي مختلف ايزوزايمي غالباً اثر متقابل ژني و پليوتروپي وجود ندارد .
5- ثبات و پايداري تظاهر برخي از سيستم هاي آنزيمي بسيار مهم ( مانند آنزيم هاي درگير در سيكل كربس و غيره ) فارغ از اثرات محيطي و بافت نمونه گيري شده است و آلل غير فعال (نول ) در آنها ديده نمي شود .
6- با استفاده از ايزوزايم ها مي توان تعداد زيادي نمونه را در يك دوره كوتاه مورد مطالعه قرار داد .
7- با استفاده از آيزوزايم ها مي توان گياهان را در مرحله گياهچه مطالعه كرده و ژنوتيپ هاي مطلوب را انتخاب نموده و از اين طريق در زمان ، مكان ، امكانات و هزينه صرفه جوئي كرد (11 و 85 ) .
شايد بتوان گفت كه مهمترين تحقيقات ايزوزايمي بر روي منابع ژنتيكي گياهي و كلكسيون‌هاي ژرم پلاسم گياهان زراعي و خويشاوندان وحشي آنها صورت گرفته است . دامنه كاربرد ايزوزايم ها وسيع بوده و تنها محدود به مطالعه كلكسيون هاي ژرم پلاسم نيست (11) . ماركرهاي ايزوزايمي يكي از اولين ماركرهاي بكار رفته در ارزيابي تنوع موجود در ذخاير ژرم پلاسم گياهي بوده اند و پيش ازسال هاي 1980 عملاً ارزيابي تنوع از طريق صفات مورفولوژيك انجام مي شد(85 و 86 ) .
